电气控制与PLC应用技术PLC控制系统的设计PPT课件

.,1,第9章PLC控制系统的设计,主要内容,PLC控制系统的设计内容及步骤PLC控制系统的硬件设计PLC控制系统的软件设计人机界面设计PLC在工程应用中的注意事项,.,2,PLC控制系统的设计一般分为硬件设计以及PLC软件设计两个方面,9.1PLC控制系统的设计内容及步骤,9.1.1PLC控制系统设计内容,1.选择I/O设备2.选择合适的PLC3.分配I/O点4.设计控制台、电器柜5.编写控制程序以及调试6.编制控制系统的技术文件,.,3,9.1.2PLC控制系统的设计步骤,1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求2）根据被控对象对PLC控制系统的功能要求和所需要的I/O信号的点数等，选择合适类型的PLC。3）根据控制要求所需的用户I/O设备，确定PLC的类型，并确定PLC的I/O地址分配，设计I/O端子的接线图。4）根据工作循环图表或状态流程图设计梯形图。5）根据梯形图编制程序清单。6）用PLC编程器将程序写入PLC的用户程序存储器，并检查写入的程序是否正确。在进行PLC程序设计时，同时可进行控制台的设计和现场施工7）编撰技术文件。,.,4,9.2PLC控制系统的硬件设计,1.PLC机型选择2.PLC容量选择3.I/O模块的选择4.电源模块的选择5.绘制各种电路图6.制作控制台与控制柜,PLC的控制系统硬件设计主要是指硬件选型。合理选择PLC，对提高PLC控制系统的技术、经济指标起着重要作用。,.,5,1.PLC机型选择,具体应考虑的因素如：结构合理；功能强、弱适当；机型统一；是否在线编程；环境适应性,2.PLC容量选择PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储容量（字数）,（1）PLC容量计算存储容量=输入总点数N字/点+输出总点数M字/点其中N，M为设计参数，可以根据系统实际情况进行选择（2）减少I/O点数的措施输入点的合并,单按钮启停控制,分组输入,利用PLC外部电路减少输入点数,负载并联,利用接触器辅助触点,使用数字显示器代替指示灯输出设备多用化,.,6,9.2PLC控制系统的硬件设计,图9-2输入点串、并联,图9-3输入分组模式,.,7,9.2PLC控制系统的硬件设计,1）选择开关量输入、输出模块依据（1）根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择电平的高低。（2）选择模块的密度。（3）门槛电压。（4）输入端漏电流控制（5）输出方式选择。（6）输出电流选择。（7）允许同时接通的输出点数。,3.I/O模块的选择,2）模拟量I/O,3）特殊功能I/O,4）智能式I/O,.,8,9.2PLC控制系统的硬件设计,4.电源模块的选择电源模块一般只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和。以下是选择电源的一般步骤。1）确定电源的输入电压。2）将框架中的每块I/O模块所需要的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值。3）I/O模块所需的总背板电流值再加上框架中带有处理器时，加上处理器的最大电流值以及当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，加上其最大电流值。4）如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可以做以下处理。列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流；将所有扩展的I/O模块的总背板电流值与步骤3）中计算得出的总背板电流值相加。,.,9,9.2PLC控制系统的硬件设计,5.绘制各种电路图绘制电路图的目的是把系统的输入和输出所涉及的地址和名称联系起来。这是很关键的一步。6.制作控制台与控制柜在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必须妥善处理。,5）在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源安装到框架外部。6）根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择合适的电源模块。,.,10,9.3PLC控制系统的软件设计,9.3.1PLC软件设计过程1.需求分析。2.系统功能设计3.编写PLC程序并进行模拟调试4.现场调试9.3.2PLC软件设计方法1.图解法编程2.经验法编程3.计算机辅助设计,.,11,9.4人机界面设计,9.4.1人机界面的功能及分类1.HMI定义2.HMI的主要功能3.HMI分类9.4.2人机界面设计时有关注意事项1人机交互方式2.人机界面设计时应注意的事项3.HMI和PLC的联系,.,12,9.4.3人机界面的设计步骤和原则,1.人机界面设计原则（1）一般交互（2）信息显示（3）数据输入2.人机界面设计过程3.人机界面设计的主要步骤,.,13,9.4.3人机界面的设计步骤和原则,图9-4人机界面设计流程图,.,14,9.5PLC在工程应用中的注意事项,1.PLC的安装2.PLC的抗干扰措施3.PLC故障诊断与维护,PLC在工程中的应用，需要注意几个事项，否则会影响PLC系统的可靠性和安全性。,.,15,1.安装的环境条件1）环境温度约055的范围，环境温度过高或过低，使PLC处于极限温度下工作，会影响PLC的工作稳定性和可靠性2）PLC允许的相对湿度一般在35%85%（无凝霜、露）。3）尽量避免太阳光直接照射。4）避免有腐蚀和易燃的气体。5）PLC能够承受的振动和冲击有一定规定。2.PLC的安装方法1）控制柜内设备的安装2）控制柜外设备的安装,9.5.1PLC的安装,.,16,9.5.2PLC的抗干扰措施,1.干扰的主要来源（1）电源干扰。（2）空间的辐射电磁场（EMI）。（3）控制柜内设备引起的干扰。（4）信号线引入的干扰。（5）接地干扰。2.抗干扰措施（1）抑制电源系统引入的干扰1）在PLC电源输入端安装隔离变压器。,.,17,9.5.2PLC的抗干扰措施,2）在PLC电源的输入端安装低通滤波器，可滤除交流电源输入的高频干扰和高次谐波。,.,18,9.5.2PLC的抗干扰措施,（2）抑制输入/输出电路引入的干扰，应注意1）开关量信号不易受到外界干扰，可用普通单根导线传输。2）数字脉冲信号频率较高，传输过程中容易受到外界干扰，应选用屏蔽电缆传输。3）模拟量信号是连续变化的信号，外界干扰信号都会叠加在模拟信号上而造成干扰。4）应尽量减小动力线与信号线平行敷设的长度。5）PLC的输入/输出线最好单独敷设在封闭的电缆槽内6）当PLC的输入线较长（30m以上），如果使用交流输入模块，由于感应电动势的干扰，即使没有输入信号也可能会引起误动作。7）在PLC的输出端，对于交流负载，应在交流回路侧阻容或RC吸收电路，对于直流感性负载，应在负载两端并联续流二极管,见下图示。,.,19,9.5.2PLC的抗干扰措施,8）对于输入/输出信号在300m以上的长距离场合，建议用中间继电器转换信号或使用远程I/O控制。9）利用信号隔离器解决干扰问题也是很理想的办法。,交流负载RC阻容电路直流负载并联续流二极管电路,.,20,9.5.2PLC的抗干扰措施,（3）PLC的接地1）PLC接地最好采用专用接地极。2）PLC的接地极离PLC越近越好，接地线越短越好。3）PLC输入/输出的信号线采用屏蔽电缆时，其屏蔽层应采用一点接地，并且在靠近PLC这一端的电缆接地，电缆的另一端不接地。4）接地线截面积应大于2mm2，接地线一般最长不超过20m。,.,21,9.5.2PLC的抗干扰措施,（4）软件抗干扰的实现硬件措施不能完全消除干扰的影响，必须用软件措施加以配合。目前，经常采用如下的软件措施。1）多次确认。对于有些输入量，可以采取多次采样，多次比对，确认后才令输入有效。对同一信号作多次读入，其间隔时间可根据实际要求确定。2）避让干扰。3）软件滤波。,.,22,9.5.3PLC故障诊断与维护,PLC的诊断方法主